众所周知,端粒是染色体末端的特殊“帽子”结构,作用是保持染色体完整性和控制细胞分裂周期。弗朗西斯•克里克研究所(Francis Crick Institute)的研究人员近日在《Nature》杂志上发表了一项新成果,突出了干细胞与众不同的端粒保护机制。
在健康细胞中,端粒的保护作用非常有效,但随着年龄的增长,端粒逐渐缩短,最终失去了某些保护功能。这会导致我们的健康状况随着年龄的增长而下降。不过,端粒缩短也能够避免肿瘤发展。癌细胞必须突破这层障碍,才能实现无限增殖。
在体细胞内,端粒结合蛋白TRF2发挥着端粒保护作用。它结合并稳定端粒末端的t环(t-loop)结构,从而阻止染色体末端被识别为DNA损伤。在去除TRF2蛋白后,t环无法形成,染色体末端融合在一起,形成意大利面状的染色体,最终杀死细胞。
然而,在这项最新的干细胞研究中,研究人员发现TRF2的端粒保护作用是可有可无的。从小鼠胚胎干细胞中去除TRF2蛋白后,t环继续形成,染色体末端仍然受到保护。这也就是说,即使TRF2不存在,干细胞在很大程度上不会受到影响。
随着胚胎干细胞分化成体细胞,这种独特的末端保护机制却消失了。t环和染色体末端保护都依赖于TRF2。这表明体细胞和干细胞采用完全不同的方式来保护染色体末端。
文章第一作者、DNA双链断裂修复机制实验室的Philip Ruis表示:“现在,我们知道干细胞中t环的形成并不需要TRF2,我们推断肯定有其他因素在起到相同的作用,或这些细胞采用不同的机制来稳定t环。我们也想深入了解。”
研究人员发现,胚胎干细胞中t环的形成不依赖于TRF2,这也说明了为什么在多能性阶段TRF2的保护作用是可有可无的。“从根本上说,我们证明了干细胞以与众不同的方式保护其染色体末端,但仍需要t环,”通讯作者Simon Boulton说。
多年来,人们一直在争论t环本身是否在保护染色体末端上起作用。此次研究有助于平息这场争论。研究人员发现,在带有t环但缺乏TRF2的干细胞中,端粒仍受到保护,这表明t环结构本身具有保护作用。
研究人员表示,更好地了解端粒如何工作,以及它们如何保护染色体末端,这有助于人们深入了解早衰和癌症等过程。未来,他们将继续这项研究工作,深入解析体细胞和干细胞的端粒保护机制。
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